Методи та моделі автоматизованого управління розвитком промислового підприємства

Размещено на http://www.allbest.ru/

ХЕРСОНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

05.13.06 - інформаційні технології

УДК 007.5:004.85

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

МЕТОДИ ТА МОДЕЛІ АВТОМАТИЗОВАНОГО УПРАВЛІННЯ РОЗВИТКОМ ПРОМИСЛОВОГО ПІДПРИЄМСТВА

ПРОХОРЕНКО ДМИТРО

ВІКТОРОВИЧ

Херсон - 2009

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано в Херсонському національному технічному університеті Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник - доктор технічних наук, професор Соколова Надія Андріївна, Херсонський національний технічний університет, завідувач кафедри економічної кібернетики.

Офіційні опоненти:доктор технічних наук, професор Доровський Володимир Олексійович, Європейський університет (м. Київ), професор кафедри інформаційних систем та технологій;

кандидат фізико-математичних наук, професор Крючковський Віктор Володимирович, Херсонський національний технічний університет, професор кафедри прикладної математики і математичного моделювання.

Захист відбудеться 04.06.2009 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 67.052.01 Херсонського національного технічного університету за адресою: 73008, м. Херсон, Бериславське шосе, 24, корпус 3, аудиторія 320.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Херсонського національного технічного університету за адресою: м. Херсон, Бериславське шосе, 24.

Автореферат розісланий 02.06. 2009 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої радиА.В. Шеховцов

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. У зв'язку із зростанням інтересу до проблеми розвитку складних систем, пов'язаним з безпрецедентним характером змін, що відбуваються в природі і суспільстві, стала очевидною необхідність створення методологічних основ управління процесом розвитку цілеспрямованих штучних відкритих систем, організаційно-технічних систем (ОТС) зокрема.

Для сучасного стану економіки України характерна висока нестабільність зовнішнього макроекономічного середовища, яка виражається в глобалізації і конкуренції, що загострюється; збільшення чутливості до змін характеристик зовнішнього середовища, а саме збільшення інтенсивності зворотних зв'язків, скорочення життєвого циклу продукції, технологій і т. д.

Всі ці риси економіки загострюються у кризовий час, тому головною метою для забезпечення майбутнього функціонування промислового підприємства (ПП) стає його розвиток .

Під розвитком підприємства розумітимемо цілеспрямовану низку взаємозв'язаних змін структурних і функціональних характеристик, що мають єдину тенденцію до досягнення певного кінцевого результату.

Управління розвитком підприємства як складної організаційно-технічної системи (ОТС) неможливо без інформатизації процесів управління, математичних моделей, нових інформаційних технологій отримання і аналізу інформації, планування ресурсів, аналізу виробничо-фінансового стану, підготовки рішень управління, здатних враховувати особливості підприємства.

Через новизну проблеми питання управління розвитком вирішуються що більше інтуїтивно, тому що відсутні моделі, інформаційні технології і інструментальні засоби автоматизованого управління розвитком. Таким чином, розробка проблемно-орієнтованих моделей і методів управління розвитком ПП є важливою і актуальною задачею.

Загальною методологічною основою для вирішення цієї задачі можуть служити досвід створення АСУ і теоретичні результати, отримані вітчизняними і закордонними вченими: Глушковим В.М., Бусленком Н.П., Власовим С.А., Куником Е.Г., Івахненком О.Г., Скурихіним В.І., Згуровським М.З., Поспєловим Г.С., Дж. Моррісеєм, Р. Акоффом, Месаровичем М., Соломатіним В.В., Цвіркуном А.Д., Бурковим В.М., Годлевським М.Д., Петровим Е.Г. та ін. Однак, у теперішній час неостаточно сформовані елементи теорії і інструментарій вирішення задач, пов'язаних з процесами прийняття рішень управління розвитком підприємств.

Автоматизоване управління розвитком промислового підприємства вимагає вирішення наступних загальних задач: визначення і аналіз цілей розвитку; побудова, оцінка і вибір альтернативних рішень з реалізації розвитку; розробка методів, моделей і інструментальних засобів автоматизованого організаційного управління розвитком; розробка і оптимізація сценарію розвитку на різні горизонти планування з урахуванням чинників ризику і невизначеності; координація і управління взаємодією із зовнішнім середовищем тощо.

Вирішення цих задач має нескороминуще значення, оскільки дозволяє вирішувати питання підвищення ефективності управління промисловими підприємствами. Тому тема дисертаційного дослідження є актуальною.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Мета роботи, її основні задачі відповідають державним науково-технічним програмам: 6. Інформатика, автоматизація й приладобудування. 6.2.1. Інтелектуалізація процесів прийняття рішень. 6.2.2. Перспективні інформаційні технології й системи.

Дисертаційну роботу виконано в межах досліджень кафедри економічної кібернетики Херсонського національного технічного університету, а саме, в рамках науково-дослідних робіт (номер державної реєстрації 01050U000951) у межах державних бюджетних тем МОН України: «Розробка інформаційних моделей для реалізації процедур структурного синтезу в комп'ютерно-інтегрованих системах» (ДР№ 0103U001543); «Розробка інформаційно-аналітичного забезпечення процедур підтримки прийняття рішень в комп'ютерно-інтегрованих системах» (ДР№ 0106U001518), де здобувач брав участь як виконавець окремих розділів.

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є узагальнення, розробка й розвиток проблемно-орієнтованої теорії, методології й інструментарію аналізу та синтезу автоматизованого управління розвитком промислових підприємств і вирішення на цій основі важливого науково-технічного завдання - підвищення ефективності управління промисловим підприємством.

Досягнення зазначеної мети пов'язане з рішенням наступних задач:

- системологічний аналіз і структуризація проблеми автоматизованого управління розвитком промислового підприємства й визначення принципів її рішення;

- огляд й аналіз моделей, інформаційних технологій і існуючих систем автоматизованого управління ПП;

- дослідження теоретичних й методологічних основ рішення задач управління розвитком ПП;

- формалізація процесу управління розвитком ПП з урахуванням невизначеності й ризику;

- побудова моделей прийняття рішень у системі автоматизованого управління розвитком;

- удосконалення принципів і методології синтезу інтегрованої автоматизованої системи управління (ІАСУ) розвитком підприємства ;

- дослідження інформаційної технології й інструментальних засобів синтезу ІАСУ;

- розробка інструментальних засобів ІАСУ, практична перевірка й впровадження в практику.

Об'єктом дослідження є процес управління розвитком промислового підприємства в умовах невизначеності і ризику.

Предметом дослідження є методи та моделі автоматизованого управління розвитком промислового підприємства в умовах невизначеності і ризику.

Методи дослідження. Елементи конструктивної теорії й проблемно-орієнтованого інструментарію формалізації й моделювання процесів управління розвитком підприємства базуються на комплексному використанні теорії алгоритмів, теорії імовірності, математичного моделювання, статистичного аналізу, теорії графів, диференціального числення, теорії множин, теорії нечітких множин, теорії прийняття рішень.

Наукова новизна одержаних результатів. У результаті проведених досліджень:

1) вперше розроблено інформаційну модель управління розвитком промислового підприємства на основі адаптаційного декомпозиційно-координаційного підходу, яка відрізняється від існуючих введенням адаптаційних методів управління як на рівні оперативного, так і на рівні стратегічного управління;

2) одержали подальший розвиток теоретичні основи: формалізації процесів розвитку ПП; функціонального і структурного аналізу і синтезу інтегрованих систем автоматизованого управління і планування розвитку ПП, що дозволяє вирішувати завдання управління розвитком на єдиних теоретичних засадах;

3) удосконалено методи та моделі автоматизованого управління розвитком ПП за рахунок застосування адаптаційного управління, під яким розуміється ітеративний процес зміни параметрів, структури і керуючих дій з послідовною координацією на основі поточної інформації;

4) удосконалено інформаційні технології для розв'язання задачі управління розвитком ПП за рахунок комплексного використання об'єктивної інформації та методів колективного прийняття рішень, що дозволяє враховувати суб'єктивну інформацію для змінення стратегій розвитку.

Обґрунтування і достовірність наукових положень і висновків, сформульованих в дисертації, забезпечуються математичною строгістю і коректністю використання математичного апарату теорії алгоритмів, теорії імовірності, математичного моделювання, статистичного аналізу, теорії графів, диференціального числення, теорії множин, теорії нечітких множин. Достовірність одержаних результатів підтверджується також експериментальною перевіркою працездатності алгоритмів і програм, впровадженням розроблених програмних продуктів в практику управління розвитком підприємства.

Практичне значення одержаних результатів полягає в наступному. Запропоновані у роботі методи, моделі та інструментальні засоби забезпечують підвищення ефективності роботи ПП за рахунок удосконалення методів моделювання процесів управління розвитком. Проведені теоретичні дослідження послужили основою для розробки ряду підсистем, пакетів прикладних програм. Розроблені моделі, засоби, методи і алгоритми дозволяють вирішувати широке коло завдань автоматизованого управління розвитком ПП. Використання науково-методичних положень, моделей, пакетів прикладних програм дозволяє істотно прискорити процес розробки систем автоматизованого управління розвитком ПП. Розробки і рекомендації носять міжгалузевий характер, скорочують терміни проектування і знижують організаційні труднощі впровадження АСУ ПП.

Особистий внесок здобувача. Всі результати дисертаційної роботи одержані здобувачем самостійно. З праць, опублікованих у співавторстві, використані лише ті положення та ідеї, що є результатом особистих досліджень здобувача. У роботі [1] здобувачем виконаний системологічний аналіз проблеми управління розвитком промислового підприємства, виконана формалізація процедури прийняття рішень з розвитку підприємства в умовах невизначеності зовнішнього середовища. У роботі [3] здобувачем розроблено метод формалізованого опису ПП як складної системи, заснований на використанні теоретико-множинних конструкцій. У роботі [4] здобувачем розроблено принципи створення інтегрованої системи управління розвитком підприємства. У роботі [5] здобувачем запропоновано модель урахування енергозбереження у стратегіях розвитку. У роботі [8] здобувачем розроблено класифікацію задач синтезу системи управління розвитком підприємства, розроблені принципи створення ІАСУ ПП. У роботі [10] здобувачем розроблено модель координації цілей підсистем в дворівневій ієрархічній системі при мінімізації загальних витрат. У роботі [11] здобувачем розроблено модель визначення оптимального складу обладнання при мінімальній вартості ресурсів. У роботі [12] здобувачем запропоновано модель податкової стратегії підприємств. У роботі [13] здобувачем виконано дослідження впливу типу організаційної структури на вигляд моделі задачі й методи її розв'язання. Всі співавтори з особистим внеском здобувача згодні.

Апробація результатів досліджень. Основні результати дисертаційної роботи доповідалися на: міжнародній конференції «Інформаційні технології в освіті та управлінні» (Н. Каховка, 2008 р.); XIII Всеукраїнській науково-методичній конференції «Проблеми економічної кібернетики» (Алушта, 2008 р.); IV міжнародній науково-практичній конференції «Наукові дослідження - теорія та експеримент. 2008» (Полтава, 2008 р.); IV міжнародній науково-методичній Internet- конференції «» (Прага, 2008); науково-практичній конференції «Молодь у світі сучасних технологій» (Херсон, 2007, 2008 рр.); міжнародній науково-практичній конференції «Проблеми соціально-економічного розвитку регіонів в контексті сучасних процесів міжнародної інтеграції» (Херсон, 2008); IV міжнародній науково-методичній Internet- конференції «PERSPEKTYWICZNE OPRACOWANIA NAUKI I TECHNIKI» (Пшемисль, 2008); IV міжнародній науково-методичній Internet- конференції «WYKSZTALCENIE I NAUKA BEZ GRANIC - 2008» (Пшемисль, 2008); ); IV міжнародній науково-методичній Internet- конференції «STRATEGICZNE PYTANIA ЊWIATOWEJ NAUKI - 2009» (Пшемисль, 2009).

Публікації. Результати виконаної роботи відображені в 13 наукових роботах, з них 4 статті опубліковані у наукових фахових виданнях ВАК України.

Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу, 5 розділів, висновків, списку використаних джерел (213 найменувань на 21 сторінці), 6 додатків на 21 сторінці. Загальний обсяг дисертації складає 207 сторінок, включаючи 23 рисунки і 5 таблиць. Основний зміст викладений на 164 сторінках.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Вступ містить загальну характеристику роботи, актуальність теми, зв'язок роботи з науковими програмами, темами, планами, мету й завдання дослідження, одержані наукові результати і їхнє практичне значення; оцінку особистого внеску здобувача; відомості про апробацію й публікацію результатів дослідження.

Перший розділ присвячений системологічному аналізу проблеми управління розвитком промислового підприємств (ПП) з метою підвищення ефективності його роботи. Наведено загальну характеристику ПП як об'єкта управління. Проведено аналіз методів дослідження розвитку складних систем. Під управлінням розвитком (УР) розумітимемо обмежений в часі процес цілеспрямованого змінення системи зі встановленими вимогами до кінцевого результату.

Проведено огляд й аналіз моделей, інформаційних технологій і існуючих систем автоматизованого управління ПП, що виявив недостатню орієнтацію сучасних ERP-систем на інформаційне забезпечення процесів розвитку. Показано, що для вирішення задач управління розвитком ПП необхідно автоматизоване управління розвитком, засноване на нових інформаційних технологіях.

ПП розглянуте як складна цілеорієнтована ОТС, зв'язана відносинами із зовнішнім середовищем. Процеси управління розвитком ПП запропоновано подавати у вигляді послідовності процесів прийняття рішень, у результаті яких буде отриманий об'єкт (ПП), що відповідає заданим властивостям. Завдання розвитку ПП подано в узагальненому вигляді:

де - початковий стан системи; - мета, що визначає бажаний стан ПП, як об'єкту розвитку. Процес рішення задачі (1) зводиться до пошуку процедури (операторів перетворення), за допомогою якої здійснюється перетворення вигляду

В результаті застосування деякої кількості перетворень (2) буде отримана система:

описувана трійкою, при якій забезпечується

при обмеженнях, де - множина елементів ПП; - множина відношень між елементами; - множина цілей системи; - узагальнений| критерій ефективності ПП.

Показано, що в умовах високої невизначеності зовнішнього середовища в процесі здійснення перетворення можливі сполучення ситуацій: змінення вигляду оператора (4), що означає принципову зміну мети; змінення складу кортежу, що полягає в додаванні нових і/або вилученні старих змінних; змінення обмежень на змінні кортежу. Якщо мають місце сполучення, що містять першу ситуацію, необхідно змінити послідовність перетворень, тобто адаптувати управління під нові цілі розвитку (змінити стратегію розвитку). Якщо мають місце сполучення, що містять другу і/або третю ситуації, необхідне адаптивне оперативне управління процесом розвитку.

Поставлена задача створення методів і моделей управління розвитком як адаптивного управління, під яким розуміється ітеративний процес змінення параметрів, структури і керуючих дій з послідовною координацією на основі поточної інформації з метою досягнення оптимального стану системи в умовах невизначеності зовнішнього середовища. Тому в АСУ ПП необхідна наявність двох контурів управління розвитком: адаптивного стратегічного управління розвитком ПП; адаптивного оперативного управління розвитком ПП.

У другому розділі ПП розглянуто як об'єкт управління розвитком в умовах невизначеності зовнішнього середовища, досліджено теоретичні й методологічні основи рішення задач розвитку ПП. При цьому перехід ПП у новий стан може бути визначений випадковими перетвореннями і так, що:

де - стан системи і - стан інформації про систему у момент t, що створюють точку у фазовому просторі.

Перехід в новий стан відбувається під впливом управління і збурення щt| - випадкової величини з імовірнісним розподілом, який може бути частиною характеристики інформації. Управління u, змінюючи стан системи, впливає і на стан інформації J. Якщо перетворення і задані:

Зазвичай| перетворення і | не задані, і визначення цих перетворень, як і самої характеристики інформації, є частиною завдання про управління з адаптацією. Послідовність перетворень (P1 ,P2)t, t = 0,1,2,... задає процес управління з адаптацією.

Задачу управління розвитком ПП запропоновано вирішувати на основі адаптивного декомпозиційно-координаційного підходу, відповідно до якого необхідно визначити:

при забезпеченні функціоналу (1), при обмеженнях, де - множина можливих рівнів параллелизму розвитку ПП; - множина можливих окремих часткових задач и алгоритмів, яки можуть бути виділені на окремих рівнях у процесі розвитку ПП; - множина взаємозв'язаних елементів ПП ; - множина принципів и алгоритмів управління, що використовуються для побудови ПП; - множина функцій, що виконує система. Кожному набору принципів і алгоритмів відповідає множина функцій , з якої у процесі розвитку обирається підмножина для реалізації обраних принципів і алгоритмів управління; - операція відображення елементів множини на елементи множини, що забезпечує задані показники функціонування ПП.

Виконується послідовна декомпозиція функцій і структур: виділення складових, рівнів паралелізму, елементів деталізації, вирішення задач на виділених рівнях і елементах деталізації для побудови варіантів шляхів розвитку системи. Після застосування до системи декомпозиції отримаємо множину підсистем. Отримані підсистеми декомпозуються| на підсистеми більш низького рівня: - на і так далі. Вимоги до системи подаватимемо у вигляді набору функцій-вимог:

де - початкові вимоги до системи.

Кожна підсистема у вигляді вимог до неї подається як кортеж:

де - вимоги, відбиті у функціях -ої підсистеми.

Кожна підсистема допускає декомпозицію на процеси, які можуть бути однозначно зв'язані з початковими вимогами 1-го рівня, що допускають уточнення вимог і деталізацію, відповідну рівню процесів, тобто кожен процес подається як кортеж:

де - вимоги до -ої функції -го процесу, - число процесів.

Подальша декомпозиція полягає в розбитті процесів на підпроцеси. Матимемо наступний кортеж для кожного підпроцесу:

де - вимоги до -го підпроцесу -го процесу -ої підсистеми.

Процеси асоціюються з технічними засобами, об'єктами в зовнішньому середовищі і т. п.

Процес розвитку ПП включає змінення по термінах складу елементів системи, їх характеристик, взаємозв'язків, тобто структури, а також перерозподіл функцій, що виконуються елементами системи.

Формально структура підприємства, як складної системи, описується як

де - множина елементів, утворюючих систему; - множина станів елементів; - множина функцій, що виконуються системою.

Задача полягає у визначенні оптимальних структурних зрушень в системі і формуванні узгоджених програм (П) розвитку, направлених на реалізацію намічених структурних зрушень найбільш ефективним способом, що формалізовано записується у вигляді:

при обмеженнях

де - задані показники якості траєкторії розвитку систем; обмеження задаються аналітичними залежностями або алгоритмічно.

Завдання розвитку структури полягає у виборі оптимальної по періодах послідовності структур, що задовольняє заданому набору умов і обмежень.

Спрощено структуру (9) при стратегічному управлінні розвитком ПП в кожен період часу пропонується визначати як четвірку множин: - елементів системи, - їх взаємозв'язків, - техніко-економічних і - системно-планових характеристик елементів:

де - відображення множини в; - множина можливих структурних відношень у період ; - множина періодів часу. За ознакою еквівалентності характеристик множина елементів системи може бути розбита на класи, які відображають функціональну призначеність елементів:

З урахуванням уведених позначень постановка задачі стратегічного управління розвитком ПП в загальному вигляді формалізується таким чином:

де - функціонал якості варіантів; - множина показників функціонування системи.

Управлінське рішення для ПП описується за допомогою скінченої множини показників і визначається в результаті розв'язання задачі (16):

де - множина допустимих рішень, - оператор оцінки рішень.

Адаптаційний декомпозиційно-координаційний підхід до рішення задачі припускає використання постановки (16) як координуючої (що погоджує) завдання і містить наступні етапи.

Декомпозиція. На основі множини структурних відношень вводиться в розгляд функціональних підсистем і для кожної підсистеми ставиться локальна задача (17) з більш глибокою деталізацією:

В результаті розв'язання задач в постановці (17) визначаються і відповідні значення, ,. Ці розв'язки використовуються в процесі агрегації для визначення деякого, яке береться за наближене рішення задачі (16). Способи отримання істотним чином залежать від специфіки задачі і властивостей.

Координація. В процесі прийняття рішень для кожної підсистеми в результаті розв'язання задачі (16) задається кортеж управлінь, що обмежує значення деякого набору показників рішень. Додавання цих обмежень в постановку задачі (17) звужує області допустимих рішень і утворює підобласті.

В процесі багатоваріантних розрахунків, аналізу і дослідження рішень задачі (17) на множині допустимих рішень для кожного керуючого показника, формується підмножина допустимих рішень і агрегована підмножина:

Для кожної підсистеми в результаті розв'язання задачі (17) на підмножині визначається остаточне (на даному кроці узгодження) рішення, тобто вирішується завдання (18):

Таким чином, процедура формування адаптивного, узгодженого збалансованого управлінського рішення з розвитку ПП носить ітеративний характер, залежний від структурних відношень і від ступеня деталізації моделей, що створюються на основі декомпозиційно-координаційного підходу.

Розглянуто моделі прийняття рішень у автоматизованої системі управління розвитком. Доведено доцільність використання колективної моделі прийняття рішень.

Нехай - множини рішень, що визначають розподіл функцій і планових завдань по підсистемах, структуру системи на рівні функціональних підсистем і елементів відповідно: - множини показників розвитку і функціонування на рівні системи, функціональних підсистем і елементів відповідно (технологічні, техніко-економічні, екзогенні, нормативні і ін. показники): - вимоги стратегічного характеру до системно планових показників; - множина зовнішніх умов розвитку і функціонування системи на відповідних рівнях агрегації (ресурсні, логічні, структурні і ін.); - множини алгоритмічних правил розрахунку показників розвитку і функціонування системи; - множини допустимих рішень на відповідному рівні агрегації.

Спочатку вирішується завдання формування множини системно-планових характеристик (показників) і розподілу планових завдань за функціональними підсистемами:

Розподіл, отриманий в результаті рішення задачі (19) використовується далі :

В результаті рішення задачі (20) визначаються варіанти розвитку функціональних підсистем (спеціалізація, розміщення, масштаби і терміни розвитку елементів; розподіл ресурсів; технологічні і організаційні схеми розвитку і тому подібне), які в процесі подальшої декомпозиції використовуються при моделюванні розвитку ПП на рівні окремих блоків і т.п.:

Рішення, отримані в результаті рішення задач (19)(21), використовуються далі в розрахункових моделях при формуванні множини показників розвитку ПП:

Одержані в результаті розрахунків (22) показники аналізуються і оцінюються з погляду близькості їх значень бажаним. Якщо оцінка близькості не задовольняє ЛПР, то на основі методів колективного прийняття рішень показники коректуються і знов вирішуються завдання (19)(24). Організація алгоритмів коректування залежить від специфіки досліджуваної системи. Запропоновано метод проведення діагностичного дослідження ПП з метою визначення резервів підвищення ефективності організаційного управління розвитком ПП.

У третьому розділі вирішено завдання побудови моделей та методів синтезу структури інтегрованої автоматизованої системи управління (ІАСУ) та ії інформаційного забезпечення.

Виходячи з вищенаведених позначень (9)(15), модель системи S може бути отримана в результаті ідентифікації системи у вигляді:

де - множина цілей, - макрофункція, - система функцій, D - множина задач, - множина параметрів системи, - множина невизначеностей,| Y - множина виходів, - функціональна структура системи, - перехідна функція станів, - функція виходу.

Розроблено модель підвищення адаптивних властивостей стратегічних планів промислового підприємства. Оптимальна стратегія ПП:

де - кортеж оцінок ефективності стратегічного плану , - ресурсно-тенологічні можливості ПП, - матриця ресурсоємності, враховує умови реалізації , що є відомими на момент синтезу стратегічного плану. Враховуючи те, що величини є випадковими, є необхідність корегувати стратегію у процесі ії реалізації, тобто адаптувати ії.

Розглянуто активну і пасивну адаптацію в системі стратегічного управління. Пасивна адаптація є реалізацією адаптивних якостей стратегії, які закладаються при її формуванні у відповідь на впливи зовнішнього середовища. Це означає, що адаптивні якості резервуються в стратегічному плані у формі області маневрування стратегічного плану і зумовлюють найбільш ефективну реакцію ПП на зміни умов реалізації стратегічного плану. Активна адаптація - це змінення стратегічного плану, спрямовані на змінення зовнішнього середовища. Обґрунтовано, що традиційна технологія оптимального| стратегічного планування є технологією пасивної адаптації:

де - оптимальний стратегічний план на період [0,T];- інтегрований показник ефективності плану;- відповідно план і інтегрований показник плану на період; - множина збурень, вплив яких на ПП приводить до синтезу нової стратегії; - блок формування механізму компенсації збурень; - витрати на стабілізацію ПП від впливу збурень. Причому, якщо у якості планів узяти оцінки витрат на реалізацію цих планів, витрати на реалізацію оптимальної стратегії у період [0,Т]:

Формалізовано задачу визначення оптимальної області маневрування як задачі стохастичного програмування:

де - кортеж оптимальної області маневрування з урахуванням непрямого резерву;; - випадковий кортеж використання -го ресурсу; - питомі витрати із-за надлишку -го ресурсу; - питомі витрати із-за дефіциту -го ресурсу; - знак математичного очікування; - кортеж об'єму ресурсів, необхідний для виконання обов'язкової частини стратегії ПП;- обов'язкова частина стратегії з виробництва продукції,.

Розрахунок плану, що забезпечує максимально повне використання області і випуск найбільш прибуткової продукції, є складною задачею координації. У кожному конкретному випадку питання узгодження оптимальної області маневрування із стратегією випуску залежать від цілей ПП. невизначеність ризик інтегрований автоматизований

Збільшення адаптивних якостей стратегічних планів безпосередньо пов'язане з вдосконаленням системи критеріїв стратегічного планування і управління. Для відображення ступеня адаптивності стратегії від впливу кожної характеристики області маневрування: на основі зміни області допустимого значення стратегії і на основі зміни цільових установок плану, використаємо поняття загальної глибини адаптивності стратегії :

де - глибина адаптивності по області допустимих значень стратегії; - глибина адаптивності по зміні цільових установок стратегії; - оптимальна область маневрування відповідно до і після узгодження із стратегією ПП.

В процесі реалізації стратегії важливим аспектом є постійний моніторинг відхилень фактичних результатів функціонування і розвитку від стратегічних цілей, на основі яких виконується процес прийняття рішень корегування стратегії ПП. При цьому виконується реалізація закладених в стратегії адаптивних якостей і відбувається розділ області маневрування стратегії по планових періодах. Оптимальна адаптивна стратегія розподіляється на менші періоди, тобто виконується перехід від стратегічного планування до тактичного планування і управління ПП. Якщо - стратегія ПП, розподілена на періоди, тоді оптимальна область маневрування у період:

Обсяг ресурсів, які використовуються впродовж періоду, вважатимемо за стан об'єкту управління на період часу . Під розумітимемо розподілену стратегічну програму на період, тобто управління на період. Тоді, поведінка ПП може бути описана :

Як критерій оптимальності в завданні розподілу стратегії по планових періодах з урахуванням імовірнісної природи функціонування ПП оберемо мінімум очікуваного відхилення від оптимальної адаптивної стратегічної траєкторії поведінки системи :

У загальному вигляді модель задачі розподілу виробничої стратегії по планових періодах, враховуючи (29) - (33), має вигляд:

Проведено формалізацію задач аналізу і синтезу структури ІАСУ, визначені загальна і часткові задачі, яким відповідають часткові алгоритми (ЧА).

У четвертому розділі розглянуто побудову методів та моделей управління на основі адаптивного підходу. У якості реалізації пасивного адаптаційного управління запропоновано метод перевірки реалізації комплексу алгоритмів (КА) за допомогою ІАСУ заданої структури, який надає можливість прийняття рішення про можливість задоволення системою умови , де - показник якості КА, - заданий поріг показника якості.

Наведено алгоритм аналізу ІАСУ. Результатом моделювання часткового алгоритма (ЧА) є оцінки часу виконання ЧА заданими обчислювальними засобами (ОЗ), представлені множиною , Моделювання реалізації КА здійснюється з метою оцінки значення і перевірки виконання умови . Підготовка початкових даних для моделювання КА полягає в передачі в модель інформації, необхідної для одного прогону моделі.

Наведено рішення часткової задачі синтезу структури ІАСУ. Рішення задачі синтезу структури ІАСУ містить задання початкової кількості ОЗ типів, апріорі вибраних для застосування в системі; моделювання процесу реалізації часткових алгоритмів із КА системи за допомогою ОЗ заданих типів при заданому розділі ЧА. Результатом моделювання ЧА є формування множини, значень термінів виконання ЧА заданими типами ОЗ. Метою одноразового прогону є оцінка числа необслугованих об'єктів кожного типу Перевірка можливості реалізації КА при використанні конкретної кількості ОЗ заданих типів, здійснюється відповідно до наступних співвідношень

За наявності необслугованих об'єктів деяких типів для об'єктів цих типів проводиться розрахунок сумарного пріоритету необслугованих об'єктів кожного типу - пріоритет об'єктів - го| типу) і здійснюється вибір типу об'єктів з максимальним пріоритетом необслуговування:

Знання типу забезпечує визначення номера групи ЧА, що обслуговує об'єкти даного типу, визначення типу ОЗ, реалізовують дану групу ЧА, і розрахунок необхідного для обслуговування всіх об'єктів типу кількості ОЗ -го типу:

Результатом рішення часткової задачі синтезу структури ІАСУ є множина кількостей засобів кожного типу, значення показника якості реалізації, множина, що дає розділ ЧА між ОЗ системи, а також сумарне значення вартості

У якості реалізації активного адаптаційного оперативного управління ПП використовуються методи колективного прийняття рішень: вирішено завдання адаптивного корегування показників, одержаних у результаті розв'язання задач (19) - (22), на основі застосування експертних знань. Інформація від експертів подається у вигляді адитивних матриць парних порівнянь показників. Вирішується задача вигляду:

де -нормовані коефіцієнти компетентності експертів; - відстань між відношеннями та; - відношення, яке відповідає нестрогому ранжуванню показників, - множина усіх можливих нестрогих ранжувань.

Задача знаходження компромісного ранжування

вирішується як ітераційна процедура.

На основі розв'язку задач (35) - (36) та результатів експертного опитування формуються бази нечітких знань, що дозволяє формалізувати ситуаційну інформацію у вигляді лінгвістичних висловлень та використовувати її при прийнятті рішень управління розвитком.

П'ятий розділ присвячений апробації виконаних наукових досліджень. Підтвердженням працездатності викладених підходів, методів і моделей є розроблений комплекс прикладних програм «Управління розвитком ПП», який складається з комплексу взаємозв'язаних програм, що на першому етапі розробки включає програмні продукти: «Стратегічне планування розвитку», «Координація номенклатури продукції, що виробляється», «Моделювання покахників розвитку ПП». Розроблений комплекс прикладних програм є складовою частиною інтегрованої автоматизованої системи управління, що координує діяльність компонентів ПП у процесі розвитку.

Розробка систем і пакетів здійснювалася на основі розроблених методів та моделей з використанням розроблених математичних моделей. Ефективність застосування полягає в скороченні термінів створення систем, за рахунок розпаралелювання робіт, використання методик, регламентації діяльності розробників, в підвищенні якості створюваних підсистем.

У додатках наведено документи щодо впровадження результатів дисертаційної роботи, викладено приклади розв'язання прикладних задач для окремих ПП.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі вирішено важливе науково-технічне завдання підвищення ефективності управління промисловим підприємством за рахунок узагальнення, розробки і розвитку проблемно-орієнтованої теорії, методології і інструментарію аналізу та синтезу автоматизованого управління розвитком промислових підприємств у вигляді комплексу науково-методологічних положень, математичних моделей, алгоритмів і програм.

Основні результати роботи:

1. Виконано системологічний аналіз і структуризацію проблеми автоматизованого управління розвитком промислового підприємства й визначено принципи її рішення. Встановлено, що постійний розвиток ПП є обов'язковою умовою його майбутнього функціонування в ринкових умовах.

2. Виконано огляд й аналіз моделей, інформаційних технологій і існуючих систем автоматизованого управління ПП, на основі якого доведено, що рівень інформатизації процесів управління розвитком ПП не задовольняє сучасним вимогам через відсутність цілісної проблемно-орієнтованої методології і інструментарію вирішення задач управління розвитком ПП.

3. На основі проведеного системологічного аналізу і структуризації проблеми визначені і сформульовані принципи підвищення ефективності автоматизованого управління розвитком ПП, які відрізняються урахуванням адаптаційних механізмів взаємодії із зовнішнім середовищем, що дало можливість розвинути теоретичні основи побудови автоматизованих систем управління розвитком ПП, заснованих на нових інформаційних технологіях.

4. Вперше розроблено інформаційну модель управління розвитком промисловим підприємством на основі адаптаційного декомпозиційно-координаційного підходу, яка відрізняється від існуючих введенням адаптаційного механізму управління як на рівні оперативного, так і на рівні стратегічного управління.

5. Одержали подальший розвиток:

- моделі планування розвитку організаційно-технічних систем на прикладі промислових підприємств, які на відміну від існуючих розглядають управління розвитком як адаптацію, під якою розуміється ітеративний процес зміни параметрів, структури і керуючих дій з послідовною координацією на основі поточної інформації з метою досягнення оптимального стану системи в умовах невизначеності зовнішнього середовища;

- моделі прийняття рішень як основної складової управління розвитком, які на відміну від існуючих використовують об'єктивну інформацію про стан ПП і зовнішнього середовища та суб'єктивні думки експертів;

- моделі синтезу АСУ підприємством на прикладі інтегрованої автоматизованої системи управління розвитком ПП, які на відміну від існуючих містять два скоординовані контури управління: адаптивне стратегічне управління розвитком ПП і адаптивне оперативне управління розвитком ПП;

- моделі підвищення адаптивних властивостей стратегічних планів ПП, які на відміну від існуючих містять визначення оптимальної області маневрування, що дозволяє узгоджувати область маневрування із стратегією випуску продукції на основі урахування глибини адаптивності стратегії;

- методи та моделі управління на основі адаптивного підходу, які на відміну від існуючих розділяють активну і пасивну адаптацію в системі стратегічного планування;

- методологія колективного прийняття рішень з розвитку підприємства.

6. Удосконалено інформаційні технології для розв'язання задачі управління розвитком ПП на основі комплексного використання об'єктивної інформації та методів колективного прийняття рішень, які на відміну від існуючих дозволяють враховувати суб'єктивну інформацію для змінення стратегій розвитку.

Практичне значення результатів підтверджується їх впровадженням. Результати дисертаційної роботи впроваджені в навчальний процес і використані при виконанні держбюджетних науково-дослідних робіт Херсонського національного технічного університету, у ВАТ «Авто-Електромаш», а також в Управлінні економічного розвитку Міськвиконкому м. Херсону.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Соколова Н.А. Принятие решений по управлению промышленным производством в условиях плохо прогнозируемой динамики его развития / Н.А. Соколова, Д.В. Прохоренко // Вестник Херсонского национального технического университета. - 2008. -- №1(30). - С.76-84.

Здобувачем виконано системологічний аналіз проблеми управління розвитком промислового підприємства, виконана формалізація процедури прийняття рішень з розвитку підприємства в умовах невизначеності зовнішнього середовища.

2. Прохоренко Д.В. Определение структуры и свойств организационного механизма управления промышленным производством / Д.В. Прохоренко // Автоматика. Автоматизация. Электротехнические комплексы и системы. - 2008. - №2. - С.203-208.

3. Балтовский А.А. Подход к описанию структуры и свойств сложных иерархических систем управления / А.А. Балтовский, Д.В. Прохоренко // Вестник Херсонского национального технического университета. - 2008. - №4(33). - С.253-256.

Здобувачем розроблено метод формалізованого опису ПП як складної системи, заснований на використанні теоретико-множинних конструкцій.

4. Соколова Н.А., Прохоренко Д.В. Автоматизированный синтез функциональной структуры системы обработки информации и управления / Н.А. Соколова, Д.В. Прохоренко // Вісник національного технічного університету "ХПІ". - Харків: НТУ "ХПІ". - 2009. - №4. - С.103-112.

Здобувачем розроблено принципи створення інтегрованої системи управління розвитком підприємства.

5. Пономаренко І.М. Моделі використання енергозберігаючих технологій для організації теплопостачання міста Херсона / І.М. Пономаренко, В.В. Ясинський, Д.В. Прохоренко // Молодь у світі сучасних технологій: наук.-практ. конф., 15-16 травня 2007 р.: матеріали. - Херсон, 2007. - С.100-101.

Здобувачем запропоновано модель стратегії урахування енергозбереження підприємства для його розвитку.

6. Прохоренко Д.В. Синтез структуры системы обработки информации и управления промышленным производством / Д.В. Прохоренко // - 2008: IV міжнар. наук.-практ. конф., 03-15 квітня 2008 р., матеріали. - Прага, 2008. - С.38-41.

7. Прохоренко Д.В. Имитационное моделирование при построении распределенной базы данных / Д.В. Прохоренко // Наукові дослідження - теорія та експеримент. 2008: IV міжнар. наук.-практ. конф., 19-21 травня 2008 р., матеріали. - Полтава, 2008. - С.26-28.

8. Соколова Н.А. Принятие решений в условиях плохо прогнозируемой динамики развития предприятия / Н.А. Соколова, Д.В. Прохоренко // Проблеми економічної кібернетики: XIII Всеукр. наук.-метод. конф., 2-4 жовтня 2008 р.: тези допов. - м. Алушта, смт. Партеніт, 2008. - С.245-246.

Здобувачем розроблено класифікацію задач синтезу системи управління розвитком підприємства, розроблено принципи створення ІАСУ ПП.

9. Прохоренко Д.В. Структурная схема программы выборки сигналов в многоканальных системах обработки информации и управления / Д.В. Прохоренко // PERSPEKTYWICZNE OPRACOWANIA NAUKI I TECHNIKI: IV міжнар. наук.-практ. конф., 07-15 листопада 2008 р., матеріали. - Пшемисль, 2008. - С.23-27.

10. Соколова Н.А. Математические модели согласования целей в иерархической системе организационного управления / Н.А. Соколова, Д.В. Прохоренко // Проблеми соціально-економічного розвитку регіонів в контексті сучасних процесів міжнародної інтеграції: міжнар. наук.-практ. конф.: зб. пр. - Херсон, 2008. - С.143-145.

Здобувачем розроблено модель координації цілей підсистем в дворівневій ієрархічній системі при мінімізації загальних витрат.

11. Прохоренко Д.В. Синтез структуры системы управления технологическим процессом / Д.В. Прохоренко, Т.И. Ивченко // WYKSZTALCENIE I NAUKA BEZ GRANIC - 2008: IV міжнар. наук.-практ. конф., 07-15 грудня 2008 р., матеріали. - Пшемисль, 2008. - С.54-57.

Здобувачем розроблено модель визначення оптимального складу обладнання при мінімальній вартості ресурсів.

12. Прохоренко Д.В. Моделювання стратегії податкової політики підприємства з використанням інформаційних технологій / Д.В. Прохоренко, Л.П. Єфимович // Молодь у світі сучасних технологій: наук.-практ. конф., 13-14 травня 2008 р.: матеріали. - Херсон, 2008. - С. 33-37.

Здобувачем запропоновано модель податкової стратегії підприємств.

13. Прохоренко Д.В. Анализ типов организационных структур при построении систем управления промышленным производством / Д.В. Прохоренко, Н.А. Соколова // STRATEGICZNE PYTANIA ЊWIATOWEJ NAUKI - 2009: V міжнар. наук.-практ. конф., 07-15 лютого 2009 р., матеріали. - Пшемисль, 2009. - С.66-71.

АНОТАЦІЯ

Прохоренко Д.В. Методи та моделі автоматизованого управління розвитком промислового підприємства. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 - інформаційні технології. Херсонський національний технічний університет, Херсон, 2009.

Дисертація присвячена дослідженню й розробці проблемно-орієнтованої теорії, методології й інструментарію аналізу та синтезу автоматизованого управління розвитком промислових підприємств. Виконано системологічний аналіз і структуризацію проблеми управління розвитком промислового підприємства. Розроблено інформаційну модель управління розвитком промисловим підприємством на основі адаптаційного декомпозиційно-координаційного підходу. Одержали подальший розвиток: моделі планування розвитку організаційно-технічних систем на основі адаптаційного управління; моделі підвищення адаптивних властивостей стратегічних планів ПП. Удосконалено методологію синтезу систем автоматизованого управління розвитком підприємств: розроблено структуру і описані функції ІАСУ ПП. Розроблені і впроваджені інструментальні засоби реалізації підсистеми управління розвитком ПП.

Ключові слова: розвиток, організаційно-технічна система, промислове підприємство, автоматизоване управління розвитком, моделі прийняття рішень, інтегрована система управління розвитком, адаптаційний декомпозиційно-координаційний підхід, активна і пасивна адаптація, методи колективного прийняття рішень, інформаційні технології.

Прохоренко Д.В. Методы и модели автоматизированного управления развитием промышленного предприятия. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.06 - информационные технологии. Херсонский национальный технический университет, Херсон, 2009.

Диссертация посвящена исследованию и разработке проблемно - ориентированной теории, методологии и инструментария анализа и синтеза автоматизированного управления развитием промышленных предприятий.

Выполнен системологический| анализ и структуризация проблемы автоматизированного управления развитием промышленного предприятия и определены принципы ее решения. Установлено, что постоянное развитие ПП является обязательным условием будущего функционирования в рыночных условиях.

На основе проведенного системологического| анализа и структуризации проблемы определены и сформулированы принципы повышения эффективности управления развитием ПП, что дало возможность развить теоретические основы построения автоматизированных систем управления развитием ПП, основанное на новых информационных технологиях.

Разработана информационная модель управления развитием промышленным предприятием на основе адаптационного декомпозиционно-координационного| подхода, которая отличается от существующих введением адаптационного механизма управления как на уровне оперативного, так и на уровне стратегического управления.

Получили последующее развитие: модели планирования развития организационно - технических систем на основе адаптации, под которой понимается итеративный процесс изменения параметров, структуры и управляющих воздействий с последовательной координацией на основе текущей информации с целью достижения оптимального состояния системы в условиях неопределенности внешней среды; модели принятия решений как основной составляющей управления развитием, которые используют объективную информацию| о состоянии ПП и внешней среды, а также субъективные мнения экспертов; модели синтеза АСУ предприятием на примере интегрированной автоматизированной системы управления развитием ПП, которая содержит два скоординированных контура управления: адаптивное стратегическое управление развитием ПП и адаптивное оперативное управление развитием ПП; модели повышения адаптивных свойств стратегических планов ПП, которые предполагают определение оптимальной области маневрирования, что позволяет согласовывать область маневрирования со стратегией выпуска продукции на основе учета глубины адаптивности стратегии. Увеличение адаптивных качеств стратегических планов непосредственно связано с совершенствованием системы критериев стратегического планирования и управления. Мера глубины адаптивности стратегии должна отображать раздельное влияние каждой характеристики области маневрирования: маневрирование на основе изменения области допустимых значений стратегии; маневрирование на основе изменения целевых установок плана.

Получили последующее развитие методы и модели управления на основе адаптивного подхода, которые, в отличие от существующих, разделяют активную и пассивную адаптацию в системе стратегического планирования. Пассивная адаптация является реализацией адаптивных качеств стратегии, которые закладываются при ее формировании, в ответ на влияния внешней среды. Это значит, что адаптивные качества резервируются в стратегическом плане в форме области маневрирования стратегического плана и предопределяют наиболее эффективную реакцию ПП на изменения условий реализации стратегического плана. Активная адаптация - это изменения стратегического плана, направленные на изменение внешней среды. Показано, что традиционная технология оптимального| стратегического планирования является технологией пассивной адаптации. Предложен метод информационной поддержки принятия решений по активному адаптивному управлению, что позволяет изменять сроки выполнения стратегий развития, что соответствует апериодическому планированию развития.

Усовершенствована методология синтеза систем автоматизированного управления развитием предприятий: разработана структура и описаны функции ИАСУ ПП. Разработаны и внедрены инструментальные средства реализации подсистемы управления развитием ПП.

Практическое значение результатов подтверждается их внедрением. Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс и использованы при выполнении госбюджетных научно-исследовательских работ Херсонского национального технического университета, в ОАО «Авто-Електромаш», а также в Управлении экономического развития Горисполкома г. Херсона.

Ключевые слова: развитие, организационно-техническая система, промышленное предприятие, автоматизированное управление развитием, модели принятия решений, интегрированная система управления развитием, адаптационный декомпозиционно-координационный| подход|, активная и пассивная адаптация, методы коллективного принятия решений, информационные технологии.

Prokhorenko D.V. Methods and models of the automated management of the industrial enterprise development. Manuscript.

Candidate's of engineering sciences thesis on specialty 05.13.06 - information technologies. Kherson national technical university, Kherson, 2009.

The dissertation is devoted to research-and-development of the problem oriented theory, methodology and tool of analysis and synthesis of the automated management of the industrial enterprise development. It is done the systemological analysis and structuring of the problem of the industrial enterprise development management. An information model of the industrial enterprise development management is developed on the basis of the adaptation decompositionly-coordination approach. There are got subsequent development: models of planning of the development organizationally-technical systems on the basis of adaptation management, models of the IE strategic plans adaptive properties increase. The systems synthesis methodology of the enterprise development automated management is improved: IE IACS structure is developed and IE IACS functions are described. The IE development management subsystem realization toolkit are developed and implemented.

Keywords: development, organizationally-technical system, industrial enterprise, automated development management, decision making models, integrated development management system, adaptation decoupling coordinating approach, active and passive adaptation, collective decision making methods, information technologies.

Размещено на Allbest.ru

...